nuacht

Achoimre

Is comhpháirteanna an-tábhachtach iad ionduchtóirí maidir le tiontairí a athrú, mar stóráil fuinnimh agus scagairí cumhachta. Tá go leor cineálacha ionduchtóirí ann, mar shampla d'iarratais éagsúla (ó mhinicíocht íseal go minicíocht ard), nó croí-ábhair éagsúla a dhéanann difear do shaintréithe an inductor, agus mar sin de. Is comhpháirteanna maighnéadacha ard-minicíochta iad ionduchtóirí a úsáidtear chun tiontairí aistrithe. Mar sin féin, mar gheall ar fhachtóirí éagsúla cosúil le hábhair, coinníollacha oibriúcháin (cosúil le voltas agus sruth), agus teocht chomhthimpeallach, tá na saintréithe agus na teoiricí a chuirtear i láthair an-difriúil. Dá bhrí sin, i ndearadh ciorcad, i dteannta leis an bparaiméadar bunúsach den luach ionduchtais, ní mór aird a thabhairt fós ar an gcaidreamh idir impedance an inductor agus friotaíocht AC agus minicíocht, an croí-chaillteanas agus na saintréithe reatha saturation, etc. Tabharfaidh an t-alt seo isteach roinnt croí-ábhar tábhachtach ionduchtóra agus a saintréithe, agus treoróidh sé freisin innealtóirí cumhachta chun ionduchtóirí caighdeánacha atá ar fáil go tráchtála a roghnú.

Réamhfhocal

Is comhpháirt ionduchtaithe leictreamaighnéadach é inductor, a dhéantar trí líon áirithe cornaí (coil) a fhoirceannadh ar bobbin nó croí le sreang inslithe. Tugtar corna ionduchtais nó Ionduchtóir ar an gcorna seo. De réir phrionsabal an ionduchtaithe leictreamaighnéadach, nuair a bhogann an coil agus an réimse maighnéadach i gcoibhneas lena chéile, nó nuair a ghineann an coil réimse maighnéadach malartach trí shruth ailtéarnach, ginfear voltas ionduchtach chun seasamh in aghaidh athrú an réimse maighnéadach bunaidh, agus tugtar ionduchtacht ar an tréith seo chun srian a chur ar an athrú reatha.

Is é an fhoirmle luach ionduchtais mar fhoirmle (1), atá comhréireach leis an tréscaoilteacht maighnéadach, cearnóg na foirceannadh casadh N, agus an ciorcad maighnéadach comhionann achar trasghearrtha Ae, agus tá sé comhréireach inbhéartach leis an fad ciorcad maighnéadach coibhéiseach le. . Tá go leor cineálacha ionduchtais ann, gach ceann acu oiriúnach d'iarratais éagsúla; tá baint ag an ionduchtacht le cruth, méid, modh foirceannadh, líon na n-casadh, agus an cineál ábhar maighnéadach idirmheánach.

(1)

Ag brath ar chruth an chroí iarainn, cuimsíonn an ionduchtacht toroidal, croí E agus druma; i dtéarmaí croí-ábhar iarainn, tá croí ceirmeach den chuid is mó agus dhá chineál maighnéadach bog. Is púdar ferrite agus miotalach iad. Ag brath ar an struchtúr nó ar an modh pacáistithe, tá créacht sreang, ilchiseal, agus múnlaithe, agus tá an fhoirceannadh sreang neamh-sciath agus leath de gliú maighnéadach Sciath (leath-sciath) agus sciath (sciath), etc.

Feidhmíonn an t-ionduchtóir mar chiorcad gearr i sruth díreach, agus cuireann sé bacainn ard ar an sruth ailtéarnach. I measc na n-úsáidí bunúsacha i gciorcaid tá tachtadh, scagadh, tiúnadh agus stóráil fuinnimh. I gcur i bhfeidhm an tiontaire lasc, is é an inductor an chomhpháirt stórála fuinnimh is tábhachtaí, agus cruthaíonn sé scagaire pas íseal leis an toilleoir aschuir chun an ripple voltas aschuir a laghdú, agus mar sin tá ról tábhachtach aige freisin sa fheidhm scagtha.

Tabharfaidh an t-alt seo isteach na croí-ábhair éagsúla ionduchtóirí agus a saintréithe, chomh maith le cuid de na saintréithe leictreacha ionduchtóirí, mar thagairt meastóireachta tábhachtach chun ionduchtóirí a roghnú le linn dearadh ciorcad. Sa sampla iarratais, tabharfar isteach trí shamplaí praiticiúla conas an luach ionduchtais a ríomh agus conas ionduchtóir caighdeánach atá ar fáil ar an tráchtála a roghnú.

Cineál croí-ábhar

Is comhpháirteanna maighnéadacha ard-minicíochta iad ionduchtóirí a úsáidtear chun tiontairí aistrithe. Is é an croí-ábhar sa lár an tionchar is mó ar shaintréithe an ionduchtóra, mar shampla impedance agus minicíocht, luach ionduchtais agus minicíocht, nó tréithe croí-sáithiúcháin. Tabharfaidh an méid seo a leanas isteach comparáid idir roinnt croí-ábhar iarainn coitianta agus a saintréithe saturation mar thagairt thábhachtach chun ionduchtóirí cumhachta a roghnú:

1. Croílár ceirmeach

Tá croí ceirmeach ar cheann de na hábhair ionduchtaithe coitianta. Úsáidtear é go príomha chun an struchtúr tacaíochta a úsáidtear nuair a bhíonn an coil á foirceannadh a sholáthar. Tugtar “ionduchtóir croí-aer” air freisin. Toisc gur ábhar neamh-mhaighnéadach é an croí iarainn a úsáidtear le comhéifeacht teocht an-íseal, tá an luach ionduchtais an-chobhsaí sa raon teochta oibriúcháin. Mar sin féin, mar gheall ar an ábhar neamh-mhaighnéadach mar mheán, tá an ionduchtacht an-íseal, nach bhfuil an-oiriúnach chun tiontairí cumhachta a chur i bhfeidhm.

2. ferrite

Is cumaisc ferrite é an croí ferrite a úsáidtear i ionduchtóirí ardmhinicíochta ginearálta ina bhfuil since nicil (NiZn) nó since mangainéise (MnZn), ar ábhar ferromagnetic maighnéadach bog é le coercivity íseal. Taispeánann Figiúr 1 an cuar hysteresis (lúb BH) de chroí maighnéadach ginearálta. Tugtar fórsa comhéigeantach ar fhórsa coercive HC d'ábhar maighnéadach freisin, rud a chiallaíonn nuair a bhíonn an t-ábhar maighnéadach maighnéadaithe go saturation maighnéadach, laghdaítear a maighnéadú (maighnéadú) go nialas An neart réimse maighnéadach riachtanach ag an am. Ciallaíonn coercivity níos ísle friotaíocht níos ísle ar demagnetization agus ciallaíonn sé freisin caillteanas hysteresis níos ísle.

Tá tréscaoilteacht choibhneasta sách ard (μr), thart ar 1500-15000 agus 100-1000, faoi seach ag ferrites mangainéise-since agus nicil-since. Déanann a dtréscaoilteacht maighnéadach ard an croí iarainn níos airde i méid áirithe. An ionduchtacht. Mar sin féin, is é an míbhuntáiste go bhfuil a sruth sáithiúcháin inghlactha íseal, agus nuair a bhíonn an croí iarainn sáithithe, laghdóidh an tréscaoilteacht maighnéadach go géar. Féach Figiúr 4 le haghaidh an treocht laghdaithe ar thréscaoilteacht maighnéadach na gcroí iarainn ferrite agus púdar nuair a bhíonn an croí iarainn sáithithe. Comparáid. Nuair a úsáidtear é i ionduchtóirí cumhachta, fágfar bearna aer sa phríomhchiorcad maighnéadach, rud a fhéadfaidh tréscaoilteacht a laghdú, saturation a sheachaint agus níos mó fuinnimh a stóráil; nuair a bhíonn an bhearna aeir san áireamh, is féidir leis an tréscaoilteacht choibhneasta choibhneasta a bheith thart ar 20- Idir 200. Ós rud é gur féidir le friotachas ard an ábhair féin an caillteanas de bharr sruth eddy a laghdú, tá an caillteanas níos ísle ag minicíochtaí ard, agus tá sé níos oiriúnaí do claochladáin ard-minicíochta, ionduchtóirí scagaire EMI agus ionduchtóirí stórála fuinnimh na dtiontairí cumhachta. I dtéarmaí minicíocht oibriúcháin, tá ferrite nicil-since oiriúnach le húsáid (> 1 MHz), agus tá ferrite mangainéise-since oiriúnach do bhandaí minicíochta níos ísle (<2 MHz).

1

Fíor 1. Cuar hysteresis an chroí maighnéadach (BR: remanence; BSAT: dlús flosc maighnéadach saturation)

3. Croí iarainn púdar

Is ábhair bhog-mhaighnéadacha ferromagnetic iad croíleacáin iarainn púdar freisin. Tá siad déanta as cóimhiotail púdar iarainn d'ábhair éagsúla nó púdar iarainn amháin. Tá ábhair neamh-mhaighnéadacha sa fhoirmle le méideanna cáithníní éagsúla, agus mar sin tá an cuar sáithiúcháin sách milis. Is é an croí iarainn púdar den chuid is mó toroidal. Taispeánann Figiúr 2 an croí iarainn púdar agus a radharc trasghearrtha.

I measc na gcroí iarainn púdraithe coitianta tá cóimhiotal iarainn-nicil-moluibdín (MPP), sendust (Sendust), cóimhiotal iarainn-nicil (flux ard) agus croí-phúdar iarainn (púdar iarainn). Mar gheall ar na comhpháirteanna éagsúla, tá a saintréithe agus a bpraghsanna difriúil freisin, rud a chuireann isteach ar rogha na n-ionduchtóirí. Tabharfaidh an méid seo a leanas isteach na croíchineálacha thuasluaite agus déanfaidh siad comparáid idir a dtréithe:

A. Cóimhiotal iarainn-nicil-moluibdín (MPP)

Déantar cóimhiotal Fe-Ni-Mo a ghiorrú mar MPP, arb é an giorrúchán púdar molypermalloy. Tá an tréscaoilteacht choibhneasta thart ar 14-500, agus tá an dlús flosc maighnéadach saturation thart ar 7500 Gauss (Gauss), atá níos airde ná an dlús flosc maighnéadach saturation de ferrite (thart ar 4000-5000 Gauss). Go leor amach. Tá an caillteanas iarainn is lú ag MPP agus tá an cobhsaíocht teochta is fearr aige i measc na gcroí iarainn púdair. Nuair a shroicheann an sruth seachtrach DC an sruth sáithiúcháin ISAT, laghdaítear an luach ionduchtais go mall gan maolú tobann. Tá feidhmíocht níos fearr ag MPP ach costas níos airde, agus de ghnáth úsáidtear é mar inductor cumhachta agus scagadh EMI le haghaidh tiontairí cumhachta.

B. Seolta

Is croí iarainn cóimhiotal iarainn-sileacain-alúmanam é croí iarainn cóimhiotail comhdhéanta d'iarann, sileacain, agus alúmanam, le tréscaoilteacht maighnéadach coibhneasta de thart ar 26 go 125. Tá an caillteanas iarainn idir an croí púdar iarainn agus MPP agus cóimhiotal iarann-níicil. . Tá an dlús flosc maighnéadach saturation níos airde ná MPP, thart ar 10500 Gauss. Tá cobhsaíocht teochta agus saintréithe reatha saturation beagán níos lú ná MPP agus cóimhiotal iarann-níicil, ach níos fearr ná croí púdar iarainn agus croí ferrite, agus tá an costas coibhneasta níos saoire ná MPP agus cóimhiotal iarann-níicil. Úsáidtear é den chuid is mó i scagadh EMI, ciorcaid ceartúcháin fachtóir cumhachta (PFC) agus ionduchtóirí cumhachta tiontairí cumhachta aistrithe.

C. Cóimhiotal iarainn-nicil (flux ard)

Tá croí an chóimhiotail iarainn-níicil déanta as iarann ​​agus nicil. Tá an tréscaoilteacht maighnéadach coibhneasta thart ar 14-200. Tá an caillteanas iarainn agus cobhsaíocht teochta idir MPP agus cóimhiotal iarann-sileacain-alúmanam. Tá an dlús flosc maighnéadach saturation is airde ag an gcroí cóimhiotail iarann-níicil, thart ar 15,000 Gauss, agus is féidir leis na sruthanna claonta DC níos airde a sheasamh, agus tá a saintréithe claonta DC níos fearr freisin. Raon feidhme an iarratais: Ceartú fachtóir cumhachta gníomhach, ionduchtacht stórála fuinnimh, ionduchtacht scagaire, claochladán ardmhinicíochta tiontaire flyback, etc.

D. Púdar iarainn

Tá an croí púdar iarainn déanta as cáithníní púdar iarainn ard-íonachta le cáithníní an-bheag atá inslithe óna chéile. Mar gheall ar an bpróiseas déantúsaíochta tá bearna aer dáilte aige. Chomh maith leis an gcruth fáinne, tá cineálacha E-cineál agus stampála ag na cruthanna croí púdar iarainn coitianta freisin. Tá tréscaoilteacht maighnéadach choibhneasta croí an phúdair iarainn thart ar 10 go 75, agus tá an dlús flosc maighnéadach ard saturation thart ar 15000 Gauss. I measc na gcroí iarainn púdar, tá an caillteanas iarainn is airde ach an costas is ísle ag croí an phúdair iarainn.

Taispeánann Figiúr 3 na cuair BH de PC47 mangainéise-since ferrite a mhonaraítear ag TDK agus croíthe iarainn púdraithe -52 agus -2 a mhonaraítear ag MICROMETALS; tá tréscaoilteacht choibhneasta maighnéadach ferrite mangainéise-since i bhfad níos airde ná an croí iarainn púdraithe agus tá sé sáithithe Tá an dlús flosc maighnéadach an-difriúil freisin, tá an ferrite thart ar 5000 Gauss agus tá an croí púdar iarainn níos mó ná 10000 Gauss.

3

Fíor 3. Cuar BH de ferrite mangainéise-since agus croíleacáin púdar iarainn d'ábhair éagsúla

Go hachomair, tá tréithe saturation an chroí iarainn difriúil; nuair a sháraítear an sruth sáithiúcháin, laghdóidh tréscaoilteacht maighnéadach an chroí ferrite go géar, agus is féidir le croí an phúdair iarainn laghdú go mall. Taispeánann Figiúr 4 na saintréithe titim tréscaoilteachta maighnéadach de chroí iarainn púdar leis an tréscaoilteacht maighnéadach céanna agus ferrite le bearna aeir faoi láidreachtaí réimse maighnéadacha éagsúla. Míníonn sé seo freisin ionduchtacht an chroí ferrite, toisc go dtiteann an tréscaoilteacht go géar nuair a bhíonn an croí sáithithe, mar is léir ón gcothromóid (1), go n-eascraíonn sé freisin go dtiteann an ionduchtacht go géar; agus an croí púdar le bearna aer dáilte, an tréscaoilteacht maighnéadach Laghdaíonn an ráta go mall nuair a bhíonn an croí iarainn sáithithe, agus mar sin laghdaítear an ionduchtacht níos réidh, is é sin, tá tréithe claonta DC níos fearr aige. I gcur i bhfeidhm tiontairí cumhachta, tá an tréith seo an-tábhachtach; mura bhfuil tréith saturation mall an ionduchtóra go maith, ardaíonn an sruth inductor go dtí an sruth sáithiúcháin, agus beidh an titim tobann i ionduchtais ina chúis le strus reatha an criostail lasctha a ardú go géar, atá éasca le damáiste a dhéanamh.

4

Fíor 4. Tréithe titim tréscaoilteachta maighnéadach de chroí iarainn púdar agus croí iarainn ferrite le bearna aeir faoi neart réimse maighnéadach éagsúla.

Saintréithe leictreacha inductor agus struchtúr pacáiste

Nuair a bhíonn tiontaire lasctha á dhearadh agus inductor á roghnú, tá an luach ionduchtais L, impedance Z, friotaíocht AC luach ACR agus Q (fachtóir cáilíochta), IDC reatha rátáilte agus ISAT, agus croí-chaillteanas (croíchaillteanas) agus tréithe leictreacha tábhachtacha eile go léir Ní mór. a mheas. Ina theannta sin, beidh tionchar ag struchtúr pacáistithe an inductor ar mhéid an sceitheadh ​​maighnéadach, rud a chuireann isteach ar EMI ar a seal. Pléifidh an méid seo a leanas na tréithe thuasluaite ar leithligh mar bhreithnithe chun ionduchtóirí a roghnú.

1. Luach ionduchtaithe (L)

Is é luach ionduchtais inductor an paraiméadar bunúsach is tábhachtaí i ndearadh ciorcad, ach ní mór a sheiceáil an bhfuil an luach ionduchtais cobhsaí ag an minicíocht oibriúcháin. De ghnáth déantar luach ainmniúil an ionduchtais a thomhas ag 100 kHz nó 1 MHz gan claonadh seachtrach DC. Agus chun an fhéidearthacht mais tháirgeadh uathoibrithe a áirithiú, is gnách go bhfuil caoinfhulaingt an inductor ±20% (M) agus ±30% (N). Is é Fíor 5 an graf tréith ionduchtais-minicíocht de ionduchtóir Taiyo Yuden NR4018T220M arna thomhas le méadar LCR Wayne Kerr. Mar a thaispeántar san fhigiúr, tá an cuar luacha ionduchtais sách cothrom roimh 5 MHz, agus is beagnach is féidir an luach ionduchtais a mheas mar tairiseach. Sa bhanna ardmhinicíochta mar gheall ar an athshondas a ghineann an toilleas seadánacha agus an ionduchtais, méadóidh an luach ionduchtais. Tugtar an mhinicíocht féin-athshondach (SRF) ar an minicíocht athshondais seo, a chaithfidh a bheith i bhfad níos airde ná an minicíocht oibriúcháin de ghnáth.

5

Figiúr 5, Taiyo Yuden NR4018T220M léaráid tomhais tréith ionduchtaithe-minicíocht

2. Impedance (Z)

Mar a thaispeántar i bhFíor 6, is féidir an léaráid impedance a fheiceáil freisin ó fheidhmíocht an ionduchtais ag minicíochtaí éagsúla. Tá impedance an ionduchtóra timpeall comhréireach leis an minicíocht (Z = 2πfL), mar sin dá airde an minicíocht, beidh an t-imoibriú i bhfad níos mó ná an fhriotaíocht AC, agus mar sin iompraíonn an impedance cosúil le ionduchtacht íon (is é an chéim 90˚). Ag minicíochtaí arda, mar gheall ar an éifeacht toilleas seadánacha, is féidir pointe minicíochta féin-athshondach an impedance a fheiceáil. Tar éis an phointe seo, titeann an impedance agus déantar capacitive, agus athraíonn an chéim de réir a chéile go -90 ˚.

6

3. Luach Q agus friotaíocht AC (ACR)

Is é luach Q sa sainmhíniú ar ionduchtacht an cóimheas idir an imoibríocht agus an fhriotaíocht, is é sin, an cóimheas idir an chuid samhailteach agus an chuid fíor den impedance, mar atá i bhfoirmle (2).

(2)

Áit arb é XL imoibríocht an ionduchtóra, agus is é RL friotaíocht AC an ionduchtóra.

Sa raon minicíochta íseal, tá an friotaíocht AC níos mó ná an t-imoibriú de bharr an ionduchtais, agus mar sin tá a luach Q an-íseal; de réir mar a mhéadaíonn an minicíocht, déantar an t-imoibriú (thart ar 2πfL) níos mó agus níos mó, fiú má tá an fhriotaíocht mar gheall ar éifeacht craiceann (éifeacht craiceann) agus éifeacht cóngarach (cóngarach) an éifeacht níos mó agus níos mó, agus tá an luach Q fós ag méadú le minicíocht ; nuair a bhíonn sé ag druidim le SRF, déantar an t-imoibríocht ionduchtach a fhritháireamh de réir a chéile ag an imoibríocht capacitive, agus éiríonn an luach Q níos lú de réir a chéile; nuair a thiocfaidh an SRF nialas, toisc go bhfuil an imoibríocht ionduchtach agus an imoibríocht capacitive go hiomlán mar an gcéanna Imíonn siad. Taispeánann Fíor 7 an gaol idir luach Q agus minicíocht NR4018T220M, agus tá an gaol i gcruth clog inbhéartaithe.

7

Fíor 7. An gaol idir luach Q agus minicíocht inductor Taiyo Yuden NR4018T220M

Sa bhanna minicíochta ionduchtais iarratais, dá airde an luach Q, is amhlaidh is fearr; ciallaíonn sé go bhfuil a imoibríocht i bhfad níos mó ná an fhriotaíocht AC. Go ginearálta, tá an luach Q is fearr os cionn 40, rud a chiallaíonn go bhfuil cáilíocht an inductor maith. Mar sin féin, go ginearálta de réir mar a mhéadaíonn an claonadh DC, laghdóidh an luach ionduchtais agus laghdóidh an luach Q freisin. Má úsáidtear sreang cothrom enameled nó sreang cruan il-snáithe, is féidir an éifeacht craiceann, is é sin, friotaíocht AC, a laghdú, agus is féidir luach Q an inductor a mhéadú freisin.

Breathnaítear ar fhriotaíocht DC DCR go ginearálta mar fhriotaíocht DC na sreinge copair, agus is féidir an fhriotaíocht a ríomh de réir trastomhas agus fad na sreinge. Mar sin féin, úsáidfidh an chuid is mó de na ionduchtóirí SMD atá ann faoi láthair íseal táthú ultrasonaic chun bileog copair an SMD a dhéanamh ag an gcríochfort foirceannadh. Mar sin féin, toisc nach bhfuil an sreang copair fada agus nach bhfuil an luach friotaíochta ard, is minic go mbíonn an fhriotaíocht táthú i gceist le cuid mhór den fhriotaíocht DC iomlán. Ag glacadh le hionduchtóir SMD CLF6045NIT-1R5N TDK mar shampla, is é 14.6mΩ an fhriotaíocht DC tomhaiste, agus is é 12.1mΩ an fhriotaíocht DC a ríomhtar bunaithe ar thrastomhas agus fad na sreinge. Léiríonn na torthaí gurb ionann an fhriotaíocht táthú seo agus thart ar 17% den fhriotaíocht DC iomlán.

Friotaíocht AC Tá éifeacht craiceann agus éifeacht cóngarach ag ACR, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar ACR le minicíocht; i gcur i bhfeidhm ionduchtais ghinearálta, toisc go bhfuil an chomhpháirt AC i bhfad níos ísle ná an chomhpháirt DC, níl an tionchar de bharr ACR soiléir; ach ag ualach éadrom, Toisc go bhfuil an comhpháirt DC laghdaithe, ní féidir neamhaird a dhéanamh ar an gcaillteanas de bharr ACR. Ciallaíonn an éifeacht craiceann, faoi choinníollacha AC, go bhfuil an dáileadh reatha taobh istigh den seoltóir míchothrom agus comhchruinnithe ar dhromchla na sreinge, rud a fhágann go laghdaítear an limistéar trasghearrtha sreinge comhionann, rud a mhéadaíonn friotaíocht comhionann na sreinge le minicíocht. Ina theannta sin, i bhfoirceannadh sreinge, cuirfidh sreanga in aice le réimsí maighnéadacha a shuimiú agus a dhealú mar gheall ar an sruth, ionas go mbeidh an sruth dírithe ar an dromchla in aice leis an sreang (nó an dromchla is faide, ag brath ar threoir an tsrutha). ), a chuireann faoi deara freisin idircheapadh sreang coibhéiseach. Is é an feiniméan go laghdaítear an limistéar agus go n-ardóidh an fhriotaíocht choibhéiseach an éifeacht gar mar a thugtar air; i gcur i bhfeidhm ionduchtais foirceannadh ilchiseal, tá an éifeacht gar níos soiléire fós.

8

Taispeánann Figiúr 8 an gaol idir friotaíocht AC agus minicíocht an inductor SMD créachta sreinge NR4018T220M. Ag minicíocht 1kHz, tá an fhriotaíocht thart ar 360mΩ; ag 100kHz, ardaíonn an fhriotaíocht go 775mΩ; ag 10MHz, tá an luach friotaíochta gar do 160Ω. Agus an caillteanas copair á mheas, ní mór don ríomh an ACR de bharr na n-éifeachtaí craiceann agus cóngarachta a mheas, agus é a mhodhnú go foirmle (3).

4. Sruth sáithiúcháin (ISAT)

Is é an sruth sáithiúcháin ISAT go ginearálta an sruth laofachta marcáilte nuair a dhéantar an luach ionduchtais a mhaolú amhail 10%, 30%, nó 40%. Maidir le ferrite aer-bhearna, toisc go bhfuil a shaintréith reatha saturation an-tapa, níl mórán difríochta idir 10% agus 40%. Déan tagairt do Fhíor 4. Mar sin féin, más croí púdar iarainn é (cosúil le ionduchtóir stampáilte), tá an cuar sáithiúcháin sách milis, mar a thaispeántar i bhFíor 9, tá an claonadh atá ann faoi láthair ag 10% nó 40% den mhaolú ionduchtais i bhfad. difriúil, mar sin déanfar an luach reatha sáithiúcháin a phlé ar leithligh don dá chineál croíthe iarainn mar seo a leanas .

Maidir le ferrite aer-bhearna, tá sé réasúnta ISAT a úsáid mar theorainn uachtarach an tsrutha ionduchtóra uasta le haghaidh feidhmeanna ciorcad. Mar sin féin, más croí púdar iarainn é, mar gheall ar an tréith saturation mall, ní bheidh aon fhadhb ann fiú má sháraíonn sruth uasta an chuaird iarratais ISAT. Dá bhrí sin, is é an tréith lárnach iarainn seo is oiriúnaí d'iarratais tiontaire a athrú. Faoi ualach trom, cé go bhfuil luach ionduchtais an inductor íseal, mar a thaispeántar i bhFíor 9, tá an fachtóir ripple reatha ard, ach tá caoinfhulaingt reatha an toilleora reatha ard, mar sin ní bheidh sé ina fhadhb. Faoi ualach éadrom, tá luach ionduchtais an inductor níos mó, rud a chabhraíonn le sruth ripple an inductor a laghdú, rud a laghdóidh an caillteanas iarainn. Déanann Figiúr 9 comparáid idir cuar reatha sáithiúcháin ferrite créachta TDK SLF7055T1R5N agus ionduchtóir croí-phúdar iarainn stampáilte SPM6530T1R5M faoin luach ainmniúil céanna ionduchtais.

9

Figiúr 9. Cuar reatha sáithiúcháin de ferrite créachta agus croí púdar iarainn stampáilte faoin luach ainmniúil céanna ionduchtais

5. Reatha rátáilte (IDC)

Is é an luach IDC an claonadh DC nuair a ardaíonn an teocht ionduchtóra go Tr˚C. Léiríonn na sonraíochtaí freisin a luach friotaíochta DC RDC ag 20˚C. De réir comhéifeacht teocht na sreinge copair thart ar 3,930 ppm, nuair a ardaíonn an teocht Tr, is é a luach friotaíochta RDC_Tr = RDC (1 + 0.00393Tr), agus is é a tomhaltas cumhachta PCU = I2DCxRDC. Scaiptear an caillteanas copair seo ar dhromchla an inductor, agus is féidir friotaíocht teirmeach ΘTH an inductor a ríomh:

(2)

Tagraíonn Tábla 2 do bhileog sonraí na sraithe TDK VLS6045EX (6.0 × 6.0 × 4.5mm), agus ríomhann sé an fhriotaíocht theirmeach ag ardú teochta 40˚C. Ar ndóigh, le haghaidh ionduchtóirí den tsraith chéanna agus den mhéid céanna, tá an fhriotaíocht theirmeach ríofa beagnach mar an gcéanna mar gheall ar an limistéar diomailt teasa dromchla céanna; i bhfocail eile, is féidir an IDC reatha rátáilte de ionduchtóirí éagsúla a mheas. Tá friotaíocht teirmeach difriúil ag sraith (pacáistí) éagsúla ionduchtóirí. Déanann Tábla 3 comparáid idir friotaíocht teirmeach ionduchtóirí sraith TDK VLS6045EX (leath-sciath) agus sraith SPM6530 (múnlaithe). Dá mhéad an fhriotaíocht theirmeach, is airde an t-ardú teochta a ghintear nuair a shreabhann an ionduchtacht tríd an sruth ualaigh; ar shlí eile, an níos ísle.

(2)

Tábla 2. Friotaíocht theirmeach ionduchtóirí sraith VLS6045EX ag ardú teochta 40˚C

Is féidir a fheiceáil ó Tábla 3, fiú má tá méid an ionduchtaithe cosúil leis, go bhfuil friotaíocht teirmeach na n-ionduchtóirí stampáilte íseal, is é sin, go bhfuil an diomailt teasa níos fearr.

(3)

Tábla 3. Comparáid idir fhriotaíocht theirmeach ionduchtóirí pacáiste éagsúla.

6. Caillteanas croí

Is é caillteanas reatha eddy agus caillteanas hysteresis is cúis go príomha le croí-chaillteanas, dá ngairtear caillteanas iarainn. Braitheann méid an chaillteanais reatha eddy go príomha ar cibé an bhfuil an croí-ábhar éasca le "iompar"; má tá an seoltacht ard, is é sin, tá an friotachas íseal, tá an caillteanas reatha eddy ard, agus má tá friotachas an ferrite ard, tá an caillteanas reatha eddy sách íseal. Baineann caillteanas reatha Eddy le minicíocht freisin. Dá airde an minicíocht, is mó an caillteanas reatha eddy. Dá bhrí sin, cinnfidh an croí-ábhar minicíocht oibriúcháin cheart an chroí. Go ginearálta, is féidir le minicíocht oibre croí púdar iarainn 1MHz a bhaint amach, agus is féidir le minicíocht oibre ferrite 10MHz a bhaint amach. Má sháraíonn an minicíocht oibriúcháin an minicíocht seo, méadóidh an caillteanas reatha eddy go tapa agus méadóidh an croí-theocht iarainn freisin. Mar sin féin, le forbairt go mear ar chroí-ábhair iarainn, ba cheart go mbeadh croíleacáin iarainn le minicíochtaí oibriúcháin níos airde díreach timpeall an chúinne.

Is é caillteanas iarainn eile an caillteanas hysteresis, atá comhréireach leis an limistéar atá faoi iamh ag an gcuar hysteresis, a bhaineann le aimplitiúid swing an chomhpháirt AC den sruth; is mó an swing AC, is mó an caillteanas hysteresis.

I gciorcad coibhéiseach inductor, is minic a úsáidtear friotóir atá ceangailte go comhthreomhar leis an inductor chun an caillteanas iarainn a chur in iúl. Nuair a bhíonn an minicíocht comhionann le SRF, cealaíonn an t-imoibriú ionduchtach agus an t-imoibríocht capacitive amach, agus is é an t-imoibriú coibhéiseach ná nialas. Ag an am seo, tá an impedance an inductor comhionann leis an friotaíocht caillteanas iarainn i sraith leis an friotaíocht foirceannadh, agus tá an friotaíocht caillteanas iarainn i bhfad níos mó ná an friotaíocht foirceannadh, mar sin tá an impedance ag SRF thart ar comhionann leis an friotaíocht caillteanas iarainn. Ag glacadh le inductor íseal-voltais mar shampla, tá a fhriotaíocht caillteanas iarainn thart ar 20kΩ. Má mheastar gurb é an voltas luach éifeachtach ag an dá cheann den inductor ná 5V, tá a chaillteanas iarainn thart ar 1.25mW, rud a léiríonn freisin go bhfuil an níos mó an friotaíocht caillteanas iarainn, is amhlaidh is fearr.

7. Struchtúr sciath

Áirítear le struchtúr pacáistithe ionduchtóirí ferrite neamh-sciath, leath-sciath le gliú maighnéadach, agus sciath, agus tá bearna aer suntasach i gceachtar acu. Ar ndóigh, beidh sceitheadh ​​maighnéadach ag an mbearna aer, agus sa chás is measa, cuirfidh sé isteach ar na ciorcaid chomhartha beaga máguaird, nó má tá ábhar maighnéadach in aice láimhe, athrófar a ionduchtacht freisin. Is struchtúr pacáistithe eile inductor púdar iarainn stampáilte. Ós rud é nach bhfuil aon bhearna taobh istigh den inductor agus go bhfuil an struchtúr foirceannadh soladach, tá fadhb diomailt an réimse mhaighnéadaigh sách beag. Is é Fíor 10 úsáid feidhm FFT an oscilloscope RTO 1004 chun méid an réimse maighnéadach sceite a thomhas ag 3mm os cionn agus ar thaobh an inductor stampáilte. Liostaíonn Tábla 4 comparáid idir an réimse maighnéadach sceite de ionduchtóirí struchtúr pacáiste éagsúla. Is féidir a fheiceáil go bhfuil an sceitheadh ​​maighnéadach is tromchúisí ag ionduchtóirí neamh-sciath; tá an sceitheadh ​​maighnéadach is lú ag ionduchtóirí stampáilte, rud a léiríonn an éifeacht sciath maighnéadach is fearr. . Tá an difríocht i méid an réimse maighnéadach sceite de ionduchtóirí an dá struchtúr seo thart ar 14dB, atá beagnach 5 huaire.

10

Fíor 10. Méid an réimse maighnéadach sceite arna thomhas ag 3mm os cionn agus ar thaobh an inductor stampáilte

(4)

Tábla 4. Comparáid idir réimse maighnéadach sceite ionduchtóirí struchtúr pacáiste éagsúla

8. cúpláil

I roinnt iarratais, uaireanta tá tacair iomadúla de thiontairí DC ar an PCB, a eagraítear de ghnáth in aice lena chéile, agus socraítear a n-ionduchtóirí comhfhreagracha in aice lena chéile freisin. Má úsáideann tú cineál neamh-sciath nó leath-sciath le gliú maighnéadach Is féidir ionduchtóirí a chúpláil lena chéile chun cur isteach IEA a fhoirmiú. Dá bhrí sin, nuair a bhíonn an inductor á leagan, moltar polaraíocht an inductor a mharcáil ar dtús, agus pointe tosaigh agus foirceannadh an chiseal is faide isteach den inductor a nascadh le voltas aistrithe an tiontaire, mar shampla VSW tiontaire buck, a bhfuil an pointe ag gluaiseacht. Tá an críochfort asraon ceangailte leis an toilleoir aschuir, arb é an pointe statach; mar sin cruthaíonn foirceannadh na sreinge copair méid áirithe sciath réimse leictrigh. I socrú sreangú an ilphléacsóra, cabhraíonn polaraíocht an ionduchtais a shocrú le méid an ionduchtais fhrithpháirtigh a shocrú agus roinnt fadhbanna IEA gan choinne a sheachaint.

Feidhmchláir:

Phléigh an chaibidil roimhe seo croí-ábhar, struchtúr pacáiste, agus tréithe tábhachtacha leictreacha an inductor. Míneofar sa chaibidil seo conas luach ionduchtaithe cuí an tiontaire buck a roghnú agus na cúinsí a bhaineann le roghnú ionduchtóra atá ar fáil go tráchtála.

Mar a thaispeántar i gcothromóid (5), beidh tionchar ag luach an ionduchtóra agus minicíocht lasctha an tiontaire ar an sruth ripple inductor (ΔiL). Sreabhfaidh an sruth ripple ionduchtóra tríd an toilleoir aschuir agus beidh tionchar aige ar shruth ripple an toilleora aschuir. Dá bhrí sin, beidh tionchar aige ar roghnú an toilleora aschuir agus beidh tionchar breise aige ar mhéid ripple an voltais aschuir. Ina theannta sin, beidh tionchar ag an luach ionduchtais agus an luach toilleas aschuir ar dhearadh aiseolais an chórais agus ar fhreagairt dhinimiciúil an ualaigh. Tá níos lú strus reatha ar an toilleoir ag roghnú luach ionduchtais níos mó, agus tá sé tairbheach freisin ripple voltas aschuir a laghdú agus is féidir níos mó fuinnimh a stóráil. Mar sin féin, léiríonn luach ionduchtais níos mó toirt níos mó, is é sin, costas níos airde. Dá bhrí sin, nuair a bhíonn an tiontaire á dhearadh, tá dearadh an luach ionduchtais an-tábhachtach.

(5)

Is féidir a fheiceáil ó fhoirmle (5) nuair a bhíonn an bhearna idir an voltas ionchuir agus an voltas aschuir níos mó, beidh an sruth ripple inductor níos mó, arb é an staid is measa de dhearadh an ionduchtóra. In éineacht le hanailís ionduchtach eile, ba cheart pointe dearadh ionduchtais an tiontaire céim síos a roghnú de ghnáth faoi choinníollacha an voltais ionchuir uasta agus an t-ualach iomlán.

Agus an luach ionduchtais á dhearadh, is gá comhbhabhtáil a dhéanamh idir an sruth ripple ionduchtóra agus méid an ionduchtóra, agus sainmhínítear an fachtóir reatha ripple (fachtóir reatha ripple; γ) anseo, mar atá i bhfoirmle (6).

（6）

Trí fhoirmle (6) a chur in ionad foirmle (5), is féidir an luach ionduchtais a chur in iúl mar fhoirmle (7).

（7）

De réir na foirmle (7), nuair a bhíonn an difríocht idir an voltas ionchuir agus aschuir níos mó, is féidir an luach γ a roghnú níos mó; ar a mhalairt, má tá an voltas ionchuir agus aschuir níos dlúithe, ní mór an dearadh luach γ a bheith níos lú. D'fhonn a roghnú idir an sruth ripple inductor agus an méid, de réir an luach taithí dearadh traidisiúnta, is gnách go bhfuil γ 0.2 go 0.5. Tá an méid seo a leanas ag glacadh RT7276 mar shampla chun ríomh an ionduchtais a léiriú agus chun ionduchtóirí atá ar fáil ar bhonn tráchtála a roghnú.

Sampla dearaidh: Deartha le RT7276 tiontaire céim síos ceartú sioncrónach chun cinn ar-am (Ard-Ama Tairiseach Ar-Am; ACOTTM), is é 700 kHz a mhinicíocht aistrithe, is é an voltas ionchuir ná 4.5V go 18V, agus is é 1.05V an voltas aschuir . Is é 3A an sruth ualach iomlán. Mar a luadh thuas, ní mór an luach ionduchtais a dhearadh faoi choinníollacha an voltas ionchuir uasta de 18V agus an t-ualach iomlán de 3A, glactar leis an luach γ mar 0.35, agus cuirtear an luach thuas in ionad cothromóid (7), an ionduchtacht. luach é

Úsáid ionduchtóir a bhfuil gnáthluach ionduchtaithe ainmniúil aige de 1.5 µH. Foirmle ionadach (5) chun sruth ripple an ionduchtóra a ríomh mar seo a leanas.

Dá bhrí sin, is é buaic reatha an inductor

Agus is é luach éifeachtach an inductor reatha (IRMS).

Toisc go bhfuil an comhpháirt ripple inductor beag, is é luach éifeachtach an inductor atá ann faoi láthair ná a chomhpháirt DC go príomha, agus úsáidtear an luach éifeachtach seo mar bhunús chun an IDC reatha rátáil inductor a roghnú. Le dearadh derating (derating) 80%, is iad na ceanglais ionduchtais:

L = 1.5 µH (100 kHz), IDC = 3.77 A, ISAT = 4.34 A

Liostaíonn Tábla 5 na hionduchtóirí atá ar fáil de shraitheanna éagsúla TDK, atá cosúil i méid ach difriúil i struchtúr pacáiste. Is féidir a fheiceáil ón tábla go bhfuil sruth sáithiúcháin agus sruth rátáilte an ionduchtóra stampála (SPM6530T-1R5M) mór, agus go bhfuil an friotaíocht teirmeach beag agus go bhfuil an diomailt teasa go maith. Ina theannta sin, de réir an phlé sa chaibidil roimhe seo, is é croí-ábhar an ionduchtóra stampála croí púdar iarainn, agus mar sin déantar é a chur i gcomparáid le croí ferrite na n-ionduchtóirí leath-sciatha (VLS6045EX-1R5N) agus sciath (SLF7055T-1R5N). le gliú maighnéadach. , Tá tréithe maith claonta DC. Taispeánann Figiúr 11 comparáid éifeachtúlachta idir ionduchtóirí éagsúla a chuirtear i bhfeidhm ar an tiontaire céim síos coigeartaithe sioncrónach ardchéime ar-am RT7276. Léiríonn na torthaí nach bhfuil an difríocht éifeachtúlachta idir na trí cinn suntasach. Má mheasann tú diomailt teasa, tréithe claonta DC agus saincheisteanna diomailt réimse maighnéadach, moltar úsáid a bhaint as ionduchtóirí SPM6530T-1R5M.

（5）

Tábla 5. Comparáid idir ionduchtais de shraitheanna éagsúla TDK

11

Fíor 11. Comparáid idir éifeachtúlacht an tiontaire le ionduchtóirí éagsúla

Má roghnaíonn tú an struchtúr pacáiste céanna agus luach ionduchtais, ach ionduchtóirí méid níos lú, mar shampla SPM4015T-1R5M (4.4 × 4.1 × 1.5mm), cé go bhfuil a mhéid beag, ach an friotaíocht DC RDC (44.5mΩ) agus friotaíocht teirmeach ΘTH ( 51˚C) /W) Níos mó. Maidir le tiontairí na sonraíochtaí céanna, tá luach éifeachtach an tsrutha atá á fhulaingt ag an inductor mar an gcéanna freisin. Ar ndóigh, laghdóidh an fhriotaíocht DC an éifeachtúlacht faoi ualach trom. Ina theannta sin, ciallaíonn friotaíocht teirmeach mór diomailt teasa bocht. Dá bhrí sin, nuair a roghnaíonn tú ionduchtóir, ní hamháin go bhfuil sé riachtanach na buntáistí a bhaineann le méid laghdaithe a mheas, ach freisin na heasnaimh a ghabhann leis a mheas.

Mar fhocal scoir

Tá ionduchtacht ar cheann de na comhpháirteanna éighníomhacha a úsáidtear go coitianta maidir le tiontairí cumhachta a athrú, ar féidir iad a úsáid le haghaidh stórála agus scagadh fuinnimh. Mar sin féin, i ndearadh ciorcad, ní hamháin gurb é an luach ionduchtais ar gá aird a thabhairt air, ach tá paraiméadair eile lena n-áirítear friotaíocht AC agus luach Q, caoinfhulaingt reatha, saturation croí iarainn, agus struchtúr pacáiste, etc., na paraiméadair go léir nach mór. a chur san áireamh agus ionduchtóir á roghnú. . De ghnáth baineann na paraiméadair seo leis an gcroí-ábhar, an próiseas déantúsaíochta, agus an méid agus an costas. Dá bhrí sin, tugann an t-alt seo isteach saintréithe na n-ábhar croí iarainn éagsúla agus conas ionduchtú cuí a roghnú mar thagairt do dhearadh soláthair cumhachta.